Notch信號通路與腫瘤微環境的關系

王曉孜，李 杰，薛麗英

Notch信號通路是一條高度保守的信號傳導途徑，參與細胞增殖及分化的調控。Notch通路的異常與多種腫瘤的發生發展、侵襲及轉移密切相關，在不同的腫瘤中起促癌或抑癌作用，其效應依賴于腫瘤細胞與腫瘤微環境(tumor microenvironment， TME)間的相互作用，并在調節TME各成分的生物學功能中發揮著關鍵作用[1]。本綜述就Notch信號通路與TME各成分間的關系進行討論。

1 Notch信號通路及功能

Notch信號通路是哺乳動物進化過程中高度保守的信號傳導途徑，參與調節細胞分化、增殖及血管生成，在胚胎發育及組織穩態中發揮重要作用。Notch信號通路的異常與腫瘤的發生發展、侵襲及轉移密切相關。

1.1Notch信號通路 Notch信號通路由Notch配體、Notch受體、細胞內效應分子和Notch的下游靶基因等組成。典型的Notch信號通路是通過Notch受體的胞外區域和鄰近細胞的Notch配體相結合而發揮作用。在哺乳動物中有5種Notch信號通路配體：Jagged1、Jagged2、Delta-like1(DLL1)、Delta-like3及Delta-like4，其對應的受體共有4種，即Notch1～4。Notch受體以異二聚體形式存在于細胞膜上，由胞內區(NICD)、Notch跨膜區及Notch胞外區組成。Notch受體的胞外區與配體區結合并激活Notch信號通路。細胞內效應分子在哺乳動物中被稱為RBP-Jκ，是Notch信號通路中起重要作用的轉錄調節因子。典型Notch信號通路下游主要靶基因為堿性螺旋-環-螺旋轉錄抑制因子家族Hes/Hey成員。在哺乳動物中，Hes/Hey家族包括Hey1/2/L、Hes1-7、HesL和Dec1/2 13個成員，但只有Hes1/5/7以及Hey1/2/L受Notch信號通路調控。Notch通路活化后激活下游Hes和Hey基因，影響細胞增殖、分化及血管形成。

1.2Notch信號通路的特點 典型Notch信號通路由鄰近細胞以旁分泌的方式被激活，其信號傳導主要由CBF-1/RBP-Jκ介導，在細胞相互接觸時被誘導，無需蛋白激酶和第二信使參與。典型Notch信號通路的活化經過3次裂解：在相鄰細胞釋放的配體作用下，Notch受體在S1裂解點發生第一次裂解，形成活化的異二聚體；受體配體結合后在裂解點S2、S3發生第二、三次裂解，釋放NICD；NICD轉入細胞核，與細胞內效應分子結合并募集MAML家族蛋白進一步形成轉錄復合物，激活下游靶基因。

1.3Notch信號通路的功能 Notch信號通路參與細胞的增殖、凋亡、分化以及上皮間質轉化(epithelial-mesenchymal transition， EMT)，在腫瘤發生發展及侵襲轉移中發揮重要作用[2-3]。研究認為，Notch是新生血管的主要調控因子，內皮細胞中Jagged1過表達可導致腫瘤血管增生，而Jagged1失活導致血管生成減少及腫瘤生長速度減慢[4]。Notch信號通路在胰腺癌、乳腺癌、前列腺癌和胃癌等實體瘤的發病中起重要作用。在前列腺癌中發現，Notch1的過表達增強了PC-3細胞的遷移、侵襲及EMT，而其下調則減緩細胞的遷移和侵襲[5]。Notch信號通路激活可促進人和鼠胃癌細胞的增殖[6-7]。在乳腺癌細胞中，Notch信號通路可促進干細胞的生存和自我更新[8]，配體DLL1發揮致癌作用[9]。因此，Notch信號通路的激活可能促進癌細胞的增殖，是腫瘤發生的必要條件。

2 Notch信號通路與TME的關系

TME主要包括血管、免疫細胞、成纖維細胞和細胞外基質等[10]，在腫瘤發生發展中起著重要作用。腫瘤細胞可通過自分泌或旁分泌，改變和維持自身生存和發展的條件，促進腫瘤的生長；而TME可通過調節腫瘤細胞基因表達、表觀遺傳學，以及腫瘤細胞與其周圍環境相互作用，進而影響腫瘤的生物學行為。TME中的免疫細胞包括髓源性抑制細胞(MDSCs)、調節性T細胞(Treg)和腫瘤相關巨噬細胞(TAMs)等，被認為是腫瘤發展主要調控因子。

2.1Notch信號通路對腫瘤相關成纖維細胞(CAFs)的調控 CAFs由成纖維細胞激活后形成，維持腫瘤細胞生存和增殖的最佳微環境，在促進腫瘤的發生、轉移及血管生成中發揮重要作用[11-13]。研究發現，CAFs可分泌白細胞介素-6，激活Notch信號通路，促進肝癌細胞的干細胞樣特性，進而促進肝癌的發展[14]。而在乳腺癌中，Notch信號通路參與介導雌激素GPER信號在癌細胞和CAFs中的作用[15]。Zhang等[16]研究認為，人乳頭狀甲狀腺癌組織中轉化生長因子-β1的表達隨著Notch1和p-Smad3水平升高而升高，與CAFs中α-平滑肌肌動蛋白表達明顯相關?？梢奛otch和轉化生長因子-β(TGF-β)/Smad3通路參與腫瘤細胞與CAFs間的相互作用。而在口腔鱗狀細胞癌和肺癌中，CAFs中Notch3的表達可促進血管生成，參與腫瘤的生長[17]。

2.2Notch信號通路對MDSCs的調控 MDSCs來源于骨髓祖細胞和未成熟髓細胞，是樹突狀細胞、巨噬細胞和(或)粒細胞的前體，在腫瘤免疫逃逸中起重要作用。腫瘤細胞分泌細胞因子或趨化因子，將MDSCs募集至靶器官，而MDSCs可通過分泌精氨酸酶-1、誘導型一氧化氮合酶、活性氧等抑制CD4+和CD8+ T細胞增殖，并分泌白細胞介素-10和TGF-β促進Treg的募集[18-19]，從而誘導免疫抑制，使腫瘤細胞逃避免疫系統的監視，最終促進腫瘤發展及轉移。研究表明，在黑色素瘤中，抑制Notch1可減少MDSCs和Treg的募集，促進CD8+ T細胞的募集[18]。

2.3Notch信號通路對Treg的調控 Treg是CD4+ T細胞亞群，參與穩態調節和腫瘤免疫逃逸，具有免疫負調節作用，在腫瘤的發生中發揮重要作用。FOXP3是Treg的主調節因子，在Treg的發育和生物學功能方面起重要作用[20]。

Notch信號通路可調節FOXP3的轉錄及Treg的分化。既往研究顯示，Notch通路mRNA表達與腫瘤組織中Treg數目及其FOXP3 mRNA表達呈反比，Notch的下調促進Treg的浸潤和三陰性/基底樣乳腺癌表型[21]。但Mao等[22]研究認為，在人頭頸部鱗狀細胞癌(head and neck squamous cell carcinoma， HNSCC)組織中FOXP3的表達與Notch1無明顯相關，但FOXP3的表達與Notch1下游Hes1的表達呈正相關。Ikemoto等[23]發現，胰腺導管內乳頭狀粘液癌組織中Jagged1的表達、外周血中Treg的數量均高于腺瘤，且Treg數目與Jagged1明顯相關，表明Notch信號通路與Treg的浸潤及侵襲可能相關。

2.4Notch信號通路對自然殺傷(NK)細胞的調控 NK細胞是固有的免疫細胞，可通過細胞毒性作用直接殺傷腫瘤細胞，也可分泌促炎因子和趨化因子調節其他免疫細胞的功能和適應性免疫反應，從而發揮抗腫瘤作用。Notch信號通路在NK細胞的發育及生物學功能中起重要作用，參與NK細胞早期發育階段和晚期成熟階段的調控。在Notch1細胞內效應分子RBP-Jκ缺失的小鼠模型中，NK細胞晚期成熟延遲，表型改變[24]。Dongdong等[25]研究表明，在急性髓系白血病(acute myeloid leukemia， AML)中，壬二酸通過激活Notch信號通路促進NK細胞和T細胞增殖以及腫瘤壞死因子-α、γ干擾素的分泌，從而更有效地殺傷AML細胞。在乳腺癌中，Notch3是腫瘤干細胞(CSCs)中PD-L1過表達的調節因子，通過mTOR信號通路上調PD-L1，并維持CSCs特性[26]。

2.5Notch信號通路對TAMs的調控 巨噬細胞主要來源于骨髓單核細胞，主要包括M1和M2兩種表型，不僅參與免疫應答，而且在腫瘤的生長和轉移中起關鍵作用。典型的M1型巨噬細胞分泌白細胞介素-12，促進殺滅腫瘤細胞；而M2型巨噬細胞分泌白細胞介素-10，可促進腫瘤發生[27]。TAMs作為TME中的主要細胞類型，在腫瘤的發展和轉移中起著關鍵作用，與大部分癌癥的不良預后有關。

Notch信號通路在TAMs的極化中發揮重要作用。Notch信號通路激活后，使巨噬細胞表現為M1型[27-28]。有研究表明，Notch信號通路通過DLL4阻止M2型巨噬細胞極化[29]。另有研究表明Notch信號通路可通過其下游信號分子miR-125a、miR-148a-3p的表達促進巨噬細胞向M1型極化[28,30]。Notch信號通路通過其下游信號分子SOCS3調節巨噬細胞的極化，Notch信號通路激活可促進巨噬細胞極化為M1型，增加其抗腫瘤活性，從而抑制腫瘤生長[27-28]。NF-κB激活蛋白在膠質瘤中通過靶向Notch1調節基質細胞衍生因子1和巨噬細胞集落刺激因子的分泌來改變TAMs的募集和極化[31]。

而阻滯Notch信號通路可誘導巨噬細胞形成M2型TAMs[27]。在多種腫瘤間質中，TAMs主要表現為M2型，與腫瘤轉移相關[32-34]。有研究表明，結直腸癌中Notch2通過miR-195-5p下調促進腫瘤細胞發生EMT，并分泌白細胞介素-4，進而激活巨噬細胞，使其呈現M2表型，從而促進腫瘤的發展和轉移[35]。乳腺干細胞產生的DLL1激活鄰近巨噬細胞中的Notch信號通路，增強Wnt配體的表達并作用于乳腺干細胞，促進乳腺干細胞的生長[36]。在非小細胞肺癌(non-small cell lung cancer， NSCLC)中，由TAMs產生的白細胞介素-10通過JAK1/STAT1/NF-κB/Notch1信號通路促進NSCLC的CSCs樣特性，從而促進NSCLC的發展[37]。然而，Mao等[22]認為在HNSCC中抑制Notch1通路，能減少TME中MDSCs、TAMs、Treg亞群以及免疫檢查點分子的表達從而抑制HNSCC的發展?？梢姡琋otch信號通路可調控TAMs極化，進而影響腫瘤的發生發展。

3 小結

Notch信號通路在調節腫瘤細胞生長及TME中各免疫細胞功能中發揮重要作用，針對Notch信號通路進行干預可能對腫瘤的治療有重要意義，其受體或配體可能成為抗腫瘤治療的靶點。但TME中免疫細胞存在多樣性，并且Notch信號傳導調控極其復雜，仍需深入研究Notch信號通路在不同TME中所起的作用及其機制。